无人机下投探空系统与台风监测中的传感器应用
日前，由中国航天科工二院23所自主研发的无人机机载下投探空系统顺利完成试验，填补了国内利用大型无人设备开展气象探测的空白。无人机下投探空系统是飞机气象探测的重要、基础载荷。该系统主要用于探测大气的温度、湿度、风速、风向等气象要素，应用范围广、区域大。
国内首个无人机机载下投探空系统试验现场，资料图
中国航天科工二院23所说，该所的无人机机载下投探空系统，精度高、体积小、重量轻，机载探空系统与投放系统一体化，系统工作全自动。只要有数据线与电源线，不用改装无人机，设备可以任意挂在机翼、机腹或机舱的某处。同时，系统加有全自动温控系统，保证系统在70℃至-90℃的气温范围内可靠、稳定的工作。
此次试验中，我国自主研发的下投探空系统顺利完成关键技术验证，为国内利用各类飞行平台开展气象探测与气候研究提供了新的选择。此前，该系统仅美国和芬兰的维萨拉公司拥有。未来，该无人机机载下投探空系统可广泛用于气象应急、灾害监测、生态监测等诸多领域。
维萨拉公司的下投探空仪设备，资料图
比如，在台风气象监测领域，利用无人机机载下投探空拥有巨大的潜力。台风形成后，飞机飞入台风中心或绕台风飞行，下投配有GPS模块定位装置的探空仪，探空仪上安装有温度、气压、湿度传感器，通过GPS定位测风，对台风实施立体观测。
具体来说，飞机机载下投探测系统包括下投式探空仪、释放机构、机载信号转发装置和地面接收装置。下投探空仪，即由飞机投下的探空仪，其在下落过程中完成各高度上的气象参数测量。下投探空仪包括温度、气压、湿度传感器、定位测风模块、处理单元、发射机、电源及降落伞。
其中，温度、气压、湿度传感器都需要选择时间常数小、系统误差小、稳定可靠的传感器。气压和湿度传感器要求其温度系数要小。早期的定位测风模块采用地面导航系统定位测风，当GPS卫星导航定位系统出现后，采用GPS接收处理模块代替了地面定位模块，定位测风模块用于获得探空仪的位置数据和移动速度数据。处理单元则负责采集传感器的输出量，再转换成相应温压湿数据，并将温压湿数据与GPS数据打包，由发射机发送出去。
据了解，多年来，飞机机载下投探空能够充分掌握台风的整体气象要素分布结构，从而提高对台风强度和移动路径等预报的准确性，飞机下投探空在国际上已从科学试验转变成业务应用。
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Mark
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